Элегантная вселенная (суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории)

Струна. Фундаментальный одномерный объект, являющийся основным понятием теории струн.

Суммирование по путям. Формулировка квантовой механики, в которой учитываются движения частиц из одной точки в другую по всем возможным путям между точками.

Супергравитация. Класс теорий (описывающих точечные частицы), в которых принципы общей теории относительности дополняются суперсимметрией.

Суперпартнеры. Частицы, спины которых отличаются на 1/2, и которые связаны преобразованием суперсимметрии.

Суперсимметричная квантовая теория поля. Квантовая теория ноля, включающая суперсимметрию.

Суперсимметричиая стандартная модель. Суперсимметричное обобщение стандартной модели элементарных частиц. Для нее характерно удвоение числа известных элементарных частиц.

Суперсимметрия. Симметрия, связывающая свойства частиц с целым спином (бозонов) со свойствами частиц с полуцелым спином (фермионов).

Сфера. Поверхность шара. Поверхность обычного трехмерного шара имеет два измерения (которые, аналогично поверхности Земли, можно параметризовать двумя числами — «широтой» и «долготой»). Однако понятие сферы может быть обобщено для шаров и их поверхностей в любом числе измерений. Одномерная сфера есть необычное название окружности, нульмерная сфера состоит из двух точек (это объясняется в основном тексте книги). Трехмерную сферу представить сложнее: она является поверхностью четырехмерного шара.

Тахион. Частица, квадрат массы которой отрицателен; ее присутствие в теории обычно приводит к несостоятельности теории.

Теории Калуцы-Клейна. Класс квантовых теорий, содержащих свернутые измерения.

Теории супергравитации высших размерностей. Класс теорий супергравитации, в которых число пространственно-временных измерений больше четырех.

Теория 11-мерной супергравитации. Перспективная многомерная теория супергравитации, разработанная в 1970-х гг., затем почти забытая, а впоследствии оказавшаяся важной частью теории струн.

Теория бозонных струн. Первая из известных теорий струн; все ее колебательные моды — бозонные.

Теория возмущений. Формализм для упрощения сложной задачи поиска приближенного решения, в процессе которого решение последовательно уточняется путем систематического учета информации, полученной на предыдущих этапах.

Теория всего. Квантово-механическая теория, объединяющая все взаимодействия и типы материи.

Теория Е-гетеротических струн; теория гетеротических струн с группой симметрии E8 x Е8. Одна из пяти теорий суперструн; описывает замкнутые струны, правые колебательные моды которых похожи на моды струн типа II, а левые колебательные моды включают моды бозонных струн. Имеет важные, но нетривиальные отличия от теории 0-гетеротических струн.

Теория О-гетеротических струн; теория гетеротических струн с группой симметрии О(32). Одна из пяти теорий суперструн; описывает замкнутые струны, правые колебательные моды которых похожи на моды струн типа II, а левые колебательные моды включают моды бозонных струн. Имеет важные, но нетривиальные отличия от теории Е-гетеротических струн.

Теория Максвелла, теория электромагнитных взаимодействий. Теория, объединяющая электричество и магнетизм, предложенная Максвеллом в 1880-е годы и основанная на понятии электромагнитного поля; доказывает, что видимый свет является примером электромагнитной волны.

Теория с сильной связью. Теория, в которой константа связи струны больше 1.

Теория со слабой связью. Теория, в которой константа связи струны меньше 1.

Теория струн. Объединенная теория мироздания, в которой постулируется, что фундаментальными объектами в природе являются не нульмерные точечные частицы, а крошечные одномерные иити, называемые струнами. В теории струн гармонически сочетаются квантовая механика и общая теория относительности — ранее известные законы малого и большого, — являющиеся во всех других случаях несовместимыми. Часто «теория струн» является сокращением от «теории суперструн».

Теория струн типа I. Одна из пяти теорий суперструн; включает как открытые, так и замкнутые струны.

Теория струн типа IIА. Одна из пяти теорий суперструн; включает замкнутые струны с симметрией между правыми и левыми колебательными модами.

Теория струн типа ИВ. Одна из пяти теорий суперструн; включает замкнутые струны с асимметрией между правыми и левыми колебательными модами.

Теория сунерструн. Суперсимметричное обобщение теории струн.

Теория электрослабых взаимодействий. Релятивистская квантовая теория поля, описывающая слабые взаимодействия и электромагнитные взаимодействия в рамках единого формализма.

Термодинамика. Установленные в XIX в. законы, описывающие свойства, связанные с теплотой, работой, энергией, энтропией, и взаимосвязь между ними в ходе эволюции физической системы.

Топологическая мода. Конфигурация струны, намотанной вокруг циклического пространственного измерения.

Топологически неэквивалентные. Два многообразия, которые нельзя продеформировать одно в другое без какого-либо повреждения их структуры.

Топологический вклад в энергию. Энергия струны, намотанной вокруг циклического измерения пространства.

Топологическое число. Число витков струны вокруг циклического пространственного измерения.

Топология. Разбиение многообразий иа группы, в каждой из которых одно многообразие можно продеформировать в другое без какого-либо разрыва или повреждения структуры.

Тор. Двумерная поверхность «бублика».

Тор с несколькими ручками. Обобщение многообразия тора на случай более одного отверстия.

Трехмерная сфера. См. сфера.

Туннель. Трубообразная область пространства, соединяющая одну часть Вселенной с другой.

Ультрамикроскопические. Масштабы длин короче планковской длины (а также временные масштабы короче платовского времени).

Уравнение Клейна-Гордоиа. Фундаментальное уравнение релятивистской квантовой теории поля.

Уравнение Шредингера. Уравнение, описывающее эволюцию воли вероятности в квантовой механике.

Ускорение. Изменение скорости объекта или его направления движения. См. также скорость.

Ускоритель частиц. Установка для разгона частиц до скорости, близкой к скорости света, и для сталкивания их друг с другом с целью изучения структуры материи.

Фаза. Применительно к веществу фаза означает одно из его возможных состояний: твердая фаза, жидкая фаза, газообразная фаза. В обшем случае фаза относится к возможным описаниям физической системы при изменении параметров, от которых зависит система (например, температуры, значения константы связи струны, вида пространства-времени и т.д.).

Фазовый переход. Эволюция физической системы от одной фазы к другой.

Фейимаиовское суммирование по путям. См. суммирование по путям.

Фермнои. Частица или колебательная мода струны, имеющая полуцелый спин и обычно являющаяся частицей материи.

Флоп-перестройка. Эволюция компоненты Калаби-Яу всего пространства, при которой ее структура разрывается и склеивается заново, при этом изменения физических характеристик малы и допустимы в рамках теории струн.

Флоп-перестройка с разрывом пространства. См. флопперестройка.

Фотои. Минимальный пакет электромагнитного поля; частица, передающая электромагнитные взаимодействия; наименьший сгусток света.

Фотоэффект. Явление выбивания электронов с поверхности металлов под действием света.

Частица, передающая взаимодействие. Наименьший сгусток поля сил; микроскопический переносчик взаимодействия.

Частота. Число полных периодов волновых колебаний в секунду.

Черная дыра. Объект, гравитационное поле которого настолько сильно, что способно захватывать все, что подойдет достаточно близко (ближе горизонта событий черной дыры), даже свет.

Шкала Кельвина. Шкала температур, в которой отсчет идет относительно абсолютного нуля.

Экстремальные черные дыры. Черные дыры, обладающие максимально возможным количеством заряда при данной полной массе.

Электромагнитная волна. Волнообразное возмущение электромагнитного поля; электромагнитные волны распространяются со скоростью света. Примеры: видимый свет, рентгеновские лучи, радиоволны, инфракрасное излучение.

Электромагнитное взаимодействие, электромагнитные силы. Одно из четырех типов фундаментальных взаимодействий, объединяющее электрические и магнитные силы.

Электромагнитное излучение. Перенос энергии электромагнитной волной.

Электромагнитное поле. Силовое поле электромагнитных сил, состоящее из силовых электрических и магнитных линий в каждой точке пространства.

Электрон. Отрицательно заряженная частица, вращающаяся по орбите вокруг ядра атома.

Энтропия. Мера беспорядка в физической системе; число перегруппировок компонент системы, не приводящих к изменению ее общего вида.

Энтропия черной дыры. Энтропия, характеризующая черную дыру.

Ядро. Сердцевина атома, состоящая из протонов и нейтронов.

2-брана. См. брана.

3-браиа. См. брана.

W-бозои. См. калибровочный бозон слабого взаимодействия.

Z-бозои. См. калибровочный бозон слабого взаимодействия.

Рекомендуемая литература

Abbot Edwin A. Flatland: A Romance of Many Dimensions.

Princeton: Princeton University Press, 1991. (Рус. пер.:

Эббот Э. Флатляндия. М.: Амфора, 2001.) Barrow John D. Theories of Everything. New York: Fawcett-

Columbine, 1992. Bronowski Jacob. The Ascent of Man. Boston: Little, Brown,

1973. Clark Ronald W. Einstein, The Life and Times. New York:

Avon, 1984.

Crease Robert P., and Charles С Mann. The Second Creation. New Brunswick, N.J.: Rutgers University Press,

1996. Davies P. С W. Superforce. New York: Simon Schuster,

1984. (Рус. пер.: Девис П. Суперсила. Поиски единой

теории природы. М.: Мир, 1989.) Davies P. С. W. and J. Brown, eds. Supers/rings: A Theory

of Everything? Cambridge, Eng.: Cambridge University

Press, 1988. Deutsch David. The Fabric of Reality. New York: Alien Lane,

1997. (Рус. пер.: Дойч Д. Структура реальности.

Ижевск: РХД.2001.)

Einstein Albert. The Meaning of Relativity. Princeton: Princeton University Press, 1988.

Einstein Albert. Relativity. New York: Crown, 1961. Ferns Timothy. Coming of Age in the Milky Way. New York:

Anchor, 1989. Ferns Timothy. The Whole Shebang. New York: Simon

Schuster, 1997.

Folsing Albrecht. Albert Einstein. New York: Viking, 1997. Feynman Richard. The Character of Physical Law. Cambridge, Mass.: MIT Press, 1995. (Рус. пер.: Фе'инман P.

Характер физических законов. М.: Мир, 1968.) Gamow George. Mr. Tompkins in Paperback. Cambridge,

Eng.: Cambridge University Press, 1993. (См. рус.

изд.: Гамов Г. Мистер Томпкинс в Стране Чудес,

или истории о с, G и Л. М.: УРСС, 2003; Гамов Г.

Мистер Томпкинс исследует атом. М.: УРСС, 2003.) Gell-Mann Murray. The Quark and the Jaguar. New York:

Freeman, 1994. Glashow Sheldon. Interactions. New York: Time-Warner

Books, 1988. Guth Alan H. The Inflationary Universe. Reading, Mass.:

Addison-Wesley, 1997.

Hawking Stephen. A Brief History of Time. New York: Bantam Books, 1988. (Рус. пер.: Хокинг С. От Большого взрыва до черных дыр. М.: Мир, 1990.)

Hawking Stephen, and Roger Penrose. The Nature of Space and Time. Princeton: Princeton University Press, 1996. (Рус. пер.: Хокинг С, Пенроуз Р. Природа пространства и времени. Ижевск: РХД, 2000.)

Hey Tony and Patrick Walters. Einstein's Mirror. Cambridge, Eng.: Cambridge University Press, 1997.

Kaku Michio. Beyond Einstein. New York: Anchor, 1987.

Kaku Michio. Hyperspace. New York: Oxford University Press, 1994.

Lederman Leon, with Dick Teresi. The God Panicle. Boston: Houghton Mifflin, 1993.

Lindley David. The End of Physics. New York: Basic Books, 1993.

Lindley David. Where Does the Weirdness Go? New York: Basic Books, 1996.

Overbye Dennis. Lonely Hearts of the Cosmos. New York: HarperCollins, 1991.

Pais Abraham. Subtle Is the Lord: The Science and the Life of Albert Einstein. New York: Oxford University Press, 1982. (Рус. пер.: Пайс А. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна. М.: Наука, Физматлит, 1989.)

Penrose Roger. The Emperor's New Mind. Oxford, Eng.: Oxford University Press, 1989. (Рус пер.: Пенроуз Р. Новый ум короля. М.: УРСС, 2003.)

Rees Martin J. Before the Beginning. Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1997.

Smolin Lee. The Life of the Cosmos. New York: Oxford University Press, 1997.

Thorne Kip. Black Holes and Time Warps. New York: Norton, 1994.

Weinberg Steven. The First Three Minutes. New York: Basic Books, 1993. (Рус. пер.: Вайнберг. С. Первые три минуты. М.: Мир, 1981.)

Weinberg Steven. Dreams of a Final Theory. New York: Pantheon, 1992. (Рус. пер.: Вайнберг С. Мечты об окончательной теории. М.: УРСС, 2004.)

Wheeler John A. A Journey into Gravity and Spacetime. New York: Scientific American Library, 1990.